Исследование методов, разработка моделей и алгоритмов формирования элементов знаковой картины мира субъекта деятельности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.17, кандидат наук Панов, Александр Игоревич

• Панов, Александр Игоревич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Панов, Александр Игоревич

Оглавление

Введение

1. Картина мира субъекта деятельности

1.1. Психологические предпосылки к созданию модели картины мира

1.1.1. Культурно—исторический подход Выготского

1.1.2. Теория деятельности Леонтьева

1.1.3. Модель психики Артемьевой

1.1.4. Зарубежные исследования КМ

1.1.5. Выводы параграфа 1.1

1.2. Нейрофизиологические исследования

1.2.1. Состояние исследований на данный момент

1.2.2. Теория глобального рабочего пространства

1.2.3. Иерархическая временная память

1.2.4. Выводы параграфа 1.2

1.3. Прикладная семиотика

1.4. Выводы

2. Модель картины мира. Синтаксический уровень

2.1. Знак—базовый элемент картины мира

2.2. Процесс формирование нового знака

2.2.1. Компоненты знака и процедуры связывания

2.2.2. Формирование функционального значения и образа восприятия

2.2.3. Именование

2.3. Процедуры самоорганизации

2.3.1. Отношения и операции на множестве образов

2.3.2. Отношения и операции на множестве личностных смыслов

2.3.3. Отношения и операции на множестве значений

3. Модель картины мира. Семантический уровень

3.1. Образная компонента знака

3.1.1. Основные принципы работы образной компоненты

3.1.2. Распознающий автомат

3.1.3. Алгоритм работы распознающего автомата

3.2. Исследование алгоритма %h работы образной компоненты

3.2.1. Статическая задача классификации

3.2.2. Динамические постановки задачи классификации

3.2.3. Выводы параграфа 3.2

3.3. Алгоритм формирования пары «образ — значение» нового знака

3.3.1. Общая схема образования знака

3.3.2. Процедурные и объектные признаки

3.3.3. Определение компонент знака

3.3.4. Семантический уровень обобщения

3.3.5. Свойства на множестве признаков

3.3.6. Опыт наблюдения и алгоритм 21ртп

3.3.7. Корректность алгоритма 2lpm

Заключение

Список литературы

Список иллюстративного материала

Приложение А. Типы картин мира

Приложение Б. Модель функции целеполагания на синтаксическом

уровне

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование методов, разработка моделей и алгоритмов формирования элементов знаковой картины мира субъекта деятельности»

Введение

Актуальность темы исследования.

Исследования картин мира (КМ) субъектов деятельности принадлежат одному из центральных направлений в когнитивной психологии. Высшие психические функции, в том числе связанные с приобретением и использованием знаний, являются, в широком смысле, продуктом работы КМ субъекта. Исследованию большого числа процессов, протекающих в КМ, в том числе высших когнитивных, таких как категоризация и обобщение, целеполагание, планирование, принятие решения, творческие синтез и анализ, было посвящено значительное число работ на протяжении всей истории психологической науки. Следует отметить работы по восприятию Дж. А. Фодора (J. A. Fodor), Б. Юлеза (В. Julesz), Дж. Е. Каттинга (J. Е. Cutting), С. Гроссберга (S. Grossberg), А. Р. Лурия, Б.М. Величковского, В. П. Зинченко и памяти С. Стернберга (S. Sternberg), Л. Джакоби (L. Jacoby), Р. Аткинсона (R. Atkinson), Р. Шиффрина (R. Shiffrin), Е. Тулвинга (Е. Tulving).

В последнее время исследованию когнитивных функций человека

уделяется большое внимание не только в самой психологии, но и в

нейрофизиологии и в искусственном интеллекте. Нейрофизиологи основной

t

своей задачей ставят поиск нейронного субстрата психических функций. При этом в качестве основного инструмента здесь выступает картирование участков коры головного мозга и отслеживание динамики активности различных участков при выполнении той или иной когнитивной задачи. Большое количество накопленного фактического материала используется для подтверждения целого ряда разрозненных моделей отдельных психических функций. Примерами могут служить работы по моделям внимания Я. Б. Казановича, С. Фринтропа (S. Frintrop), С. Коха (С. Koch), Л. Итти (L. Itti), Дж. К. Сосоза (J. К. Tsotsos),

А. Торралба (A. Torralba), J1. Жэнга (L. Zhang), P.A. Ренсинка (R.A. Rensink). Единого аппарата для построения таких моделей на данный момент не существует, хотя имеется ряд работ Б. Дж. Баарса (В. J. Baars), Р. Сана (R. Sun), Дж. Хокинса (J. Hawkins), которые можно считать первыми попытками их создания.

Искусственный интеллект в начале своего становления как науки использовал для построения интеллектуальных алгоритмов данные психологов. Однако спустя некоторое время психологические соображения уже перестали рассматриваться как определяющие при разработке того или иного алгоритма. Центральное место стали занимать вопросы вычислительной эффективности и специализации в той или иной предметной области. В связи с тем, что в большинстве интеллектуальных систем в настоящее время требуется всё большая степень универсальности и автономности, начинается процесс возвращения к психологическим основам строения психики человека. Возникает задача построения моделей процессов, например, распознавания и планирования, на некоторой «биологически инспирированной основе». К этому направлению относятся работы Дж. Р. Андерсона (J. R. Anderson), П. Леирда (J. Е. Laird), П. Ленгли (P. Langley). Подтверждением повышенного интереса к этой теме служат организуемые в последнее время конференции и издаваемые журналы, посвящённые исключительно «биологически правдоподобным» архитектурам (например, ежегодные конференции BICA (Annual International Conference on Biologically Inspired Cognitive Architectures) [1] и журнал BICA

И).

Потребность в единой модели КМ субъекта деятельности для нейрофизиологов и исследователей в области искусственного интеллекта определяет актуальность данной работы. Такая модель требуется как для построения моделей когнитивных функций человека на нейронном уровне, подтверждаемых нейрофизиологическими данными о строении высшей нервной системы человека и данными об активности соответствующего определённой

функции участка коры головного мозга, так и для построения абстрагированных от того или иного субстрата интеллектуальных алгоритмов, которые могли бы быть использованы в автономных системах свободной конфигурации.

Один из основных вопросов, возникающих при разработке модели КМ, заключается в описании базовых элементов картины мира и построении алгоритма их формирования в процессе деятельности субъекта, носителя КМ. В качестве психологической основы для построения модели элемента КМ были использованы, с одной стороны, культурно—исторический подход JT. Н. Выготского и теория деятельности А. Н. Леонтьева, с другой стороны — идеи прикладной семиотики, предложенные в работах Д. А. Поспелова, А. Мейстеля, Г. С. Осипова. В качестве нейрофизиологических предпосылок были использованы концепции и нейронные схемы Д. Георга (D. George).

Предмет исследования — построение знаковых моделей картины мира и некоторых когнитивных функций субъекта деятельности.

Целыо исследования является разработка моделей и алгоритмов формирования элементов знаковой картины мира, обладающих структурой, необходимой для построения моделей высших когнитивных функций, в том числе восприятия, внимания, планирования и целеполагания.

Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:

1) исследовать модель элемента картины мира субъекта, построенную на основе психологической теории деятельности,

2) построить модель структурных компонент элемента картины мира, опирающуюся на нейрофизиологические данные, и исследовать её,

3) исследовать структуру отношений и процессы самоорганизации на множестве элементов картины мира на синтаксическом уровне,

4) исследовать процесс формирования и связывания основных компонент нового элемента картины мира и построить соответствующий алгоритм,

5) исследовать сходимость процесса формирования и связывания основных компонент нового элемента картины мира.

Научная новизна и результаты, выносимые на защиту.

1. Впервые построена модель структурных компонент элемента картины мира субъекта деятельности.

2. Построены операторы распознавания в статическом, динамическом и иерархическом случаях в терминах алгебраической теории для образной компоненты элемента картины мира.

3. Доказаны теоремы корректности линейных замыканий множеств построенных в работе операторов распознавания.

4. Построен алгоритм формирования и связывания основных компонент нового элемента картины мира.

5. Проведено исследование процесса формирования и связывания основных компонент нового элемента картины мира.

Практическая значимость. Построение модели элементов картины мира субъекта деятельности, с одной стороны, позволит создать универсальные интеллектуальные алгоритмы планирования поведения, целеполагания, локализации, распознавания и категоризации, применение которых в интеллектуальных системах повысит степень их автономности, а с другой стороны, позволит объяснить некоторые патологические явления в мозге человека и дать рекомендации к их устранению.

Методы исследования. Теоретические результаты работы получены и обоснованы с использованием методов теории множеств, алгебраической теории распознавания образов, теории интеллектуальных динамических систем, теории деятельности.

Достоверность результатов подтверждена строгими математическими доказательствами утверждений и результатами вычислительных экспериментов.

Апробация результатов исследования.

Основные результаты работы докладывались на: Международных конференциях по когнитивной науке (Томск, 2010 г.; Калининград, 2012 г., 2014 г.), II Всероссийской научной конференции молодых учёных с международным участием «Теория и практика системного анализа» (Рыбинск, 2012 г.), IV Международной конференции «Системный анализ и информационные технологии» (Абзаково, 2011 г.), V съезде Общероссийской общественной организации «Российское психологическое общество» (Москва, 2012 г.), X Международной конференции «Интеллектуализация обработки информации» (Крит, 2014 г.), I конференции Международной ассоциации когнитивной семиотики (Лунд, 2014 г.), Общемосковском научном семинаре «Проблемы искусственного интеллекта», на семинарах ИСА РАН и ВЦ РАН.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 14 печатных работах [3-16], 4 из которых изданы в рецензируемых журналах из списка ВАК РФ [6-8, 12], 8 —в материалах всероссийских и международных конференций [3-5,9,11,13,14,16].

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и двух приложений. Полный объём диссертации составляет 119 страниц с 21 рисунком. Список литературы содержит 81 наименование.

В первой главе приводится описание предметной области и анализ существующих предпосылок к построению моделей КМ. В качестве психологических предпосылок рассматриваются культурно-историческое направление в психологии (Л. Н. Выготский и А. Р. Лурия), теория деятельности (А.Н. Леонтьев) и модель психики ЕЛО. Артемьевой. Среди нейрофизиологических моделей наибольшее внимание уделено исследованиям Б. Дж. Баарса, Дж. Хокинса и Д. Георга.

ю.

Во второй главе рассматривается синтаксический уровень разрабатываемой модели КМ. Приводится формальное определение знака как элемента картины мира и схема процесса формирования нового знака. Приводится классификация типов отношений, возникающих на множестве знаков, и описываются процессы самоорганизации на сети элементов КМ.

В третьей главе рассматривается семантический уровень разрабатываемой модели КМ. Вводится понятие распознающего блока, являющегося базовым математическим объектом, с помощью которого определяются все компоненты знака. Подробно рассматривается модель процесса восприятия и исследуются множества операторов распознавания, которые строятся при анализе работы образной компоненты знака. Приводится алгоритм процесса формирования и связывания образа и значения знака, проводится анализ сходимости этого процесса.

В приложения включены описания типов картин мира, свойства которых объясняются с помощью разрабатываемой модели (приложение А) и пример описания одной из когнитивных функций (целеполагания) на синтаксическом уровне (приложение Б).

В заключении приводятся основные результаты, полученные в работе.

Глава 1

Картина мира субъекта деятельности

1.1. Психологические предпосылки к созданию модели картины мира

1.1.1. Культурно—исторический подход Выготского

Одна из первых успешных попыток формулировки общих принципов работы высших психических функций человека была предпринята отечественным психологом Л. С. Выготским в 20-30 гг. XX в. [17] и далее развивалась последователями его школы А.Н. Леонтьевым, А. Р. Лурия, П. Я. Гальпериным, П. И. Зинченко [18-20].

Культурно—исторический подход Выготского предлагает рассматривать в качестве основного фактора, который определяет формирование психических функций человека, социальную среду. Развитие мышления, формирование высших психических функций происходит не само по себе, а только путём использования человеком так называемых «психологических орудий». Одним из основных таких орудий является любая система знаков, например, язык, письмо, системы счёта.

Такие психические функции как память, восприятие, мышление в своём развитии проходят через этап внешней деятельности, когда культурные средства, «психологические орудия» имеют предметный вид и соотносятся с какой-то определённой последовательностью действий. И только затем такая последовательность действий сворачивается, интериоризуется, переходит из внешнего плана во внутренний.

Такая автоматизация отрабатываемых действий наблюдается в поведении человека повсеместно. Можно считать, что первым установленным свойством картины мира было свойство интериориизации некоторой последовательности действий. Трансформация её с более высокого, энергозатратного, требующего больше времени на реализацию уровня на более низкий, быстрый и автоматизированный.

По Выготскому одной из функций картины мира в дополнение к интериоризации является также и процесс экстериоризации некоторой автоматизированной последовательности действий в случае возникновения каких-либо препятствий для её обычного, быстрого выполнения. Интериоризация не является, таким образом, необратимой — структуры и процедуры её реализующие при необходимости могут быть выполнены в обратном порядке.

На этапе интериоризации человек развивается в культурном, психическом плане только постоянно участвуя в деятельности с другими членами коллектива. При этом все те действия, которые пока за него выполняют другие члены коллектива составляют так называемую «зону ближайшего развития». Именно действия из этой зоны будут интериоризованы в первую очередь.

Любое развитие, в том числе и картины мира, по Выготскому это не постепенный ровный процесс, а стадиальный, когда периоды достаточно медленного накопления знаний и новых возможностей, сменяются короткими этапами кризиса. За время течения кризиса происходят качественные изменения структуры некоторых частей картины мира и протекающих в них процессов,

влекущие за собой перестройку других частей и процессов и т. д. Запускается лавинный процесс, который достаточно быстро заканчивается и сменяется новым периодом медленного накопления. Ступенчатый характер процессов обновления картины мира можно считать вторым установленным её свойством.

Выготский был одним из первых психологов, который указал на роль знака и коллектива в функционировании картины мира субъекта. Выготский первым дал психологическую интерпретацию знака и чётко обозначил ту роль, которую знаки играют в развитии субъекта. Однако работа интериоризованных процессов и их связь с внешними знаками осталась за скобками.

1.1.2. Теория деятельности Леонтьева

Развитием и применением идей культурно—исторического подхода занимались многие последователи Выготского, среди которых огромную роль в формировании целостной психологической модели картины мира субъекта сыграл А. Н. Леонтьев [21].

Леонтьев считается автором теории деятельности в психологии, основы которой были заложены в конце 20 гг. XX в. Любая деятельность с точки зрения Леонтьева является предметной, а любой предмет отражается, или опосредуется, субъектом с помощью некоторого психического образования, которое, следуя Выготскому, стали называть знаком. Носителем таких отражений, для которых дополнительно выполняется условие отделения от внутренних характеристик, в теории деятельности считается сознание.

По Леонтьеву деятельность субъекта глубоко иерархична. На самом высшем уровне находятся различные виды деятельности, отличающиеся друг от друга той потребностью, которая направляет ту или иную деятельность. На следующем уровне иерархии располагаются сознательные, не автоматизированные действия, каждое из которых задаётся некоторой

целью, представлением о результате своего выполнения. Действие может иметь различный операционный состав в зависимости от условий реализации, что составляет третий уровень иерархии. Наконец, на самом нижнем уровне лежат психофизиологические механизмы, которые реализуют ограничения, накладываемые на форму операций свойствами организма субъекта деятельности.

Такая четырёхуровневая схема деятельности по Леонтьеву выделяет среди психических отражений предметов реального мира четыре вида единиц: потребности, мотивы, цели и условия. Каждая потребность рано или поздно опредмечивается, формируя мотив, который и является направляющей силой любой деятельности. Мотив при этом может не осознаваться. Мотив формирует зону целей, для достижения которых в рамках текущей деятельности выбираются соответствующие действия. Наконец, форму реализации действий определяют те или иные предметные условия, задающие операции (Рисунок 1.1).

^Психофизиологические функции^

Рисунок 1.1. Структура деятельности по Леонтьеву.

Для более подробного описания структуры деятельности Леонтьеву пришлось уточнить понятие знакового опосредования предметов, введённое Выготским. Были определены компоненты знака, отражающего некоторый реальный объект действительности. Первый компонент или образующая сознания—это чувственная ткань или образ, который является непосредственным, закодированным представлением предмета действительности в КМ. Второй компонент —это значение, которое Леонтьев определяет как преобразованную, свёрнутую в структуре языка идеальную форму существования предметного мира, его свойств, связей и отношений, раскрываемых совокупной общественной практикой. Система значений определяет общественно познанную реальность, поэтому изменение структуры значений происходит только как объективно—историческое движение. Третий компонент знака, личностный смысл, или «значение—для—меня», связывает имеющийся опыт субъекта, его потребности и свойства предметов действительности. Личностные смыслы всегда переживаются и задают эмоциональную окраску КМ субъекта.

Леонтьев стал основоположником общепринятой в настоящее время психологической модели картины мира. Он определил её основные образующие элементы и выделил различные уровни как процессов протекающих в самой картине мира, так и внешних действий, являющихся продуктами функционирования этой картины мира.

1.1.3. Модель психики Артемьевой

Понятие картины мира в современном представлении было дано в модели ЕЛО. Артемьевой [22]. Согласно её изложению в этой психической структуре следы взаимодействия с объектами фиксируются в системе опыта субъекта на семантическом уровне: «мы смогли увидеть, как пристрастно отношение

субъекта к входящему с ним в контакт предметному миру, как активно он (субъект) структурирует этот мир, создавая для себя его проекцию. Вещи всегда наделяются свойствами, характеризующими их взаимоотношения с субъектом. В частности, геометрические формы оказываются наделенными жестко сцепленными комплексами свойств, ведущими из которых являются эмоционально-оценочные свойства. У субъекта складывается картина мира, картина свойств вещей в их отношениях к нему и друг к другу».

Артемьева изучала вопрос соотношения субъективного опыта и представления о мире или, в её терминологии, образа мира, который несёт всю предысторию психической жизни субъекта. Чтобы объяснить процесс формирования представления о мире, Артемьева предположила существование некоторой структуры, являющейся регулятором и строительным материалом образа мира. Такая структура была разделена ею на три слоя. Первый слой, перцептивный мир, характеризуется существованием модальностей, соответствующих различным каналам восприятия внешнего мира. Второй слой, картина мира в узком смысле слова, представляет собой агрегацию различных семантик или систем амодальных значений. Третий слой, образ мира в узком смысле, содержит амодальные аффективные гипотезы, направляющие мыслительный процесс субъекта.

Глубокое исследование картины мира субъекта Артемьевой несмотря на разделение модели на три слоя и выделение более узкого определения картины мира, свидетельствует о продолжающемся углублении исследований различных компонент знака по Леонтьеву: образа (перцептивный мир), значения (семантический слой) и личностного смысла (аффективный слой), не меняя принципиально структуру модели.

1.1.4. Зарубежные исследования КМ

Одним из направлений зарубежных исследований в области построения психологических моделей картины мира является направление «world view». Основные вопросы, на которые нацелены указанные исследования можно сформулировать следующим образом:

• Что такое мир, как он устроен и как он функционирует?

• Почему человек чувствует то, что чувствует и как возникает у него определённое отношение к реальности?

• Как человек действует в мире и как выбирает одну цель из множества возможных?

• Как формируется субъективный образ мира?

Группа исследователей [23] в 1994 г. опубликовала программу проекта междисциплинарных работ, целью которого является создание модели «world view», интегрирующей биологические, когнитивные, психологические, языковые, социологические, философские аспекты отношения к реальности. В качестве компонентов структуры «world view» выступают: онтология (модель существующего), объяснение (модель прошлого), предсказание (модель будущего), аксиология (теория ценностей), праксиология (теория деятельности) [23]. В [24] в «world view» были выделены объективная («концепция мира»), субъективная («жизненный мир») и интерсубъективная («взгляды») составляющие.

В психологическом плане «world view» может быть сопоставлен с концепциями «философии жизни» К. Юнга, «мировоззрения» А. Маслоу, «гипотезы мира» С. Пеппера (S. С. Pepper), «возможных миров» Дж. Франка (J. D. Frank), «взгляда на реальность» С. Мессера (S.B. Messer),

«системы конструктов Я-и-Мир» Дж. Коттлера (J.A. Kottler) и Р. Хецлера (R. J. Hazier), «ценностных ориентацию), «неосознаваемых систем смыслов», «неосознаваемых оснований выбора», «ядерной культуры» Ф. Клюхона (F.R. Kluckhohn) [25].

1.1.5. Выводы параграфа 1.1

На протяжении достаточно длительного периода психологических исследований картины мира субъекта деятельности были сформулированы следующие основные принципы её строения и функционирования:

• существование двух уровней протекания психических процессов (внешний и внутренний план) и двух обратных процессов перехода процесса с одного уровня на другой: интериоризация (автоматизация) и экстериоризация («разворачивание» в случае ошибок или затруднений);

• ступенчатый характер преобразования картины мира: медленные процессы накопления опыта сменяются быстрыми процессами реструктуризации;

• иерархичность процессов протекающих как внутри картины мира, так снаружи благодаря проявляющимся результатам её функционирования (схема деятельности субъекта);

• элементарной единицей картины мира является знак, опосредующий некоторое явление в окружающем мире, и состоящий из трёх компонент: образа, значения и личностного смысла.

1.2. Нейрофизиологические исследования

В последнее время исследования в области поиска нейрофизиологических коррелятов когнитивных функций вошли в список приоритетных направлений практически во всех развитых странах. В 2013 г. в США была анонсирована программа BRAIN INITIATIVE, а в 2014 г. под эгидой Департамента здравоохранения был запущен один из проектов данной программы под названием BRAIN [26]. В 2013 г. в ЕС стартовал один из двух мегапроектов The Human Brain project (HBP, Проект моделирования мозга человека), объединяющий более 100 институтов из 24 стран [27]. Оба эти проекта, как и многие менее крупные со схожей тематикой, имеют своей основной целью составление подробной карты участков головного мозга с указанием той когнитивной психической функции, за которую преимущественно отвечает та или иная область. Построение такой карты возможно только при наличии модели, которая бы на основе нейрофизиологических данных о строении головного мозга (как коры, так и подкорковых древних структур), предсказывала бы, какой вклад вносит определённая область в формирование интересующей функции. Подобные проекты базируются на огромном фактическом материале, накопленном за десятилетия проведения исследований строения мозга млекопитающих, и призваны заполнить пробел между сведениями о работе нейронов и их ансамблей и психологическими описаниями высших когнитивных функций.

Поиск когнитивных коррелятов и описание общих нейрофизиологических оснований высших психических функций находится пока только в самом начале. Большинство тех работ в этой области, где проводится не только анализ фактического материала, но и приводится нейронная модель работы исследуемого процесса, ограничиваются попытками осветить только некоторые аспекты исследуемой функции. Примером могут служить многочисленные

работы по моделям внимания, которые успешно объясняют и предсказывают только такие эффекты, как слепота к изменениям, ограниченность ресурса внимания, временные характеристики и т. п. [28].

1.2.1. Состояние исследований на данный момент

Попытки сформулировать базовые принципы, на основе которых необходимо проводить построение нейрофизиологических моделей предпринимались в ряде работ как в России (работы A.M. Иваницкого [29,30]), так и за рубежом (Д. М. Эделмен (G.M. Edelmen) [31]) с 70 гг. XX в. Так гипотеза повторного входа (или информационного синтеза) предполагает наличие некоторого замкнутого контура, состоящего из определённых участков и структур головного мозга (зрительная кора, ассоциативная кора, гиппокамп, гипоталамус, лобная кора). Прохождение сигнала по такому контуру активирует взаимосвязанные нейронные ансамбли, которые хранят информацию о значимости сигнала. Поступающие от них нервные импульсы возвращаются обратно в проекционную кору и накладываются на ещё сохраняющийся там след стимулыюго возбуждения. Только при успешном замыкании такого контура возникает ощущение и поступивший сигнал интерпретируется в контексте КМ субъекта (Рисунок 1.2).

лобная кора

АССОЦИАТИВНАЯ КОРА

Рисунок 1.2. Круг ощущений по A.M. Иваницкому (источник [29]).

Другой взгляд на базовые принципы организации моделей высших психических функций и картины мира субъекта содержится в так называемой теории рабочего пространства Б.Дж. Баарса (B.J. Baars) [32]. В её нейронной реализации [33] утверждается, что существует некоторое множество нейронов рабочего пространства, которые связаны с большим количеством автономных участков коры головного мозга. Эти участки коры, реализующие простые когнитивные функции, конкурируют за активацию нейронов рабочего пространства. Активация некоторого подмножества этих нейронов приводит к подавлению активации других таких нейронов и распространению самоподдерживающейся активности практически на всю кору. Таким образом, информация от захватившего глобальный ресурс когнитивного процесса становится доступной другим автономным процессам. Такая модель хорошо объясняет эффекты последовательности и избирательности высших психических функций, однако ничего не проясняет в механизмах их реализации. Подробнее см. подпараграф 1.2.3.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Панов, Александр Игоревич, 2015 год

Список литературы

1. В 1С A Society. BICA 2014.— 2014.— URL: http://bicasociety.org/ meetings/2014/ (дата обращения: 01.02.2015).

2. Elsevier. Biologically Inspired Cognitive Architectures - Journal.— 2015.— URL: http://www.journals.elsevier.com/ biologically-inspired-cognitive-architectures/ (дата обращения: 01.02.2015).

3. Моделирование поведения, управляемого сознанием / Ю. М. Кузнецова, Г. С. Осипов, А.И. Панов и др. // Системный анализ и информационные технологии: тр. Четвертой Междунар. конф. (Абзаково, Россия, 17-23 авг. 2011 г.): в 2т. —Т. 1, —Челябинск : Изд-воЧеляб. Гос. ун-та, 2011. —С. 6-13.

4. Панов А. И. Моделирование процесса принятия решения агентом со знаковой картиной мира // Теория и практика системного анализа: Труды II Всероссийской научной конференции молодых учёных с международным участием. — Т. 1. — Рыбинск : РГАТУ имени П.А. Соловьёва, 2012. — С. 126— 137.

5. Панов А. И. Семейства отношений в знаковой картине мира // Тринадцатая национальная конференция по искусственному интеллекту с международным участием КИИ-2012 (16-20 октября 2012г., г. Белгород, Россия): Труды конференции.— Белгород : Издательство БГТУ, 2012.— С. 301-309.

6. Петров А. В., Панов А. И. Моделирование поведения автономного мобильного робота // Вестник Рыбинского государственного авиационного

технического университета имени П.А. Соловьева. — 2012. — № 2. — С. 179185.

7. Принципы построения многоуровневых архитектур систем управления беспилотными летательными аппаратами / Д/В. Зубарев, Д. А. Макаров, А. И. Панов, К. С. Яковлев // Авиакосмическое приборостроение. — 2013.— №4.-С. 10-28.

8. Осипов Г. С., Панов А. И., Чудова Н. В. Управление поведением как функция сознания. I. Картина мира и целеполагание // Известия РАН. Теория и системы управления. — 2014. — № 4. — С. 83-96.

9. Панов А. И., Чудова Н. В. Моделирование процесса образования естественных понятий методами искусственного интеллекта // Четвертая международная конференция по когнитивной науке: Тезисы докладов: В 2 т. Томск, 22-26 июня 2010 г.— Т. 2.— Томск : Томский государственный университет, 2010.— С. 455.

10. Элементы знакового опосредования в интеллектуальном агенте / Ю. М. Кузнецова, А.И. Панов, А. В. Петров, Н. В. Чудова // V съезд Общероссийской общественной организации «Российское психологическое общество». Материалы участников съезда.— Т. 1.— М. : Российское психологическое общество, 2012.— С. 490-491.

11. Панов А. И., Петров А. В. Моделирование потребностей и мотивов интеллектуального агента со знаковой картиной мира // Пятая международная конференция по когнитивной науке: Тезисы докладов: Калининград, 18-24 июня 2012 г.— Калининград : Межрегиональная ассоциация когнитивных исследований (МАКИ), 2012.— С. 813-815.

12. Петров А. В., Панов А. И., Березовский Р. Г. Когнитивные архитектуры и проекты систем управления автономных мобильных роботов // Вестник

Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьева. —2013. —№ 1.—С. 111-113.

13. Панов А. И., Петров А. В. Аналитическое и целостное представление образов интеллектуальным агентом со знаковой картиной мира // Шестая международная конференция по когнитивной науке: Тезисы докладов: Калининград, 23-27 июня 2014 г.— Калининград : Межрегиональная ассоциация когнитивных исследований (МАКИ), 2014.— С. 466-468.

14. Osipov G., Panov A., Chudova N. Semiotic foundations of consciousness functions // Book of Abstracts. The First Conférence of the International Association for Cognitive Semiotics (IACS-2014). September 25-27, 2014.— Lund : Lund University, 2014. — P. 211.

15. Панов A. И. Алгебраические свойства операторов распознавания в моделях зрительного восприятия // Машинное обучение и анализ данных. — 2014.— №7.-С. 863-874.

16. Панов А. И. Алгебраические свойства операторов распознавания в моделях зрительного восприятия динамических сцен // Интеллектуализация обработки информации: 10-я международная конференция. Греция, о. Крит, 4-11 октября 2014 г.: Тезисы докладов. — М. : Торус Пресс, 2014.— С. 132133.

17. Выготский JI. С. Психология развития человека. — М. : Издательство Смысл, 2005.-С. 1136.

18. Зинченко П. И. Вопросы психологии памяти // Психологическая наука в СССР в 2-х тг. Т. 1. - М. : Изд-во АПН РСФСР, 1959.

19. Лурия А. Р. Мозг и психические процессы. Т. 1. — М. : Педагогика, 1963.

20. Лурия А. Р. Мозг и психические процессы. Т. 2. — М. : Педагогика, 1970.

21. Леонтьев А. Н. Деятельность. Сознание. Личность. — М. : Политиздат, 1975.

22. Артемьева Е. Ю. Психология субъективной семантики. — М. : Издательство МГУ, 1980.

23. World Views: From fragmentation to integration / D. Aerts, S. Hellemans, L. Apostel et al. — Brussels : VUB Brussels University Press, 1994.

24. Vidal C. Metaphilosophical Criteria for Worldview Comparison // Metaphilosophy. — 2012.— Vol. 43, no. 3. — P. 306-347.

25. Koltko-Rivera M. E. The Psychology of Worldviews // Review of General Psychology. — 2004. — Vol. 8, no. 1. — P. 3-58.

26. National Institutes of Health. Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN).— 2014.— URL: http://www.nih.gov/ science/brain (дата обращения: 15.09.2014).

27. European Commission. Human Brain Projcct. — 2014. — URL: https: / /www. humanbrainproject .eu (дата обращения: 15.09.2014).

28. Borji A., Itti L. State-of-the-Art in Visual Attention Modeling // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. — 2013,— Vol. 35, no. 1.—P. 185-207.

29. Иваницкий A. M. Мозговая основа субъективных переживаний: гипотеза информационного синтеза // Журнал высшей нервной деятельности,— 1996.- Т. 46, № 2.-С. 241-282.

30. Ivanitsky А. М. Brain basis of subjective experience: information synthesis hypothesis // Neuroscience and Behavioral Physiology.— 1996.— Vol. 46, no. 2. —P. 251-252.

31. Эделмен Дж., Маунткасл В. Разумный мозг. — М. : Мир, 1981.

32. Baars В. J. Global workspace theory of consciousness: toward a cognitive neuroscience of human experience // Progress in Brain Research. — 2005. — Vol. 150.—P. 45-53.

33. Dehaene S., Sergent С., Changeux J. P. A neuronal network model linking subjective reports and objective physiological data during conscious perception // Proceedings of National Academy of Sciences USA.— 2003.— Vol. 100, no. 14.-P. 8520-8525.

34. Соколов E. H. Нейроны сознания // Психология. Журнал Высшей школы экономики. — 2004. — Т. 1, № 2. - С. 3-15.

35. George D., Hawkins J. Towards a Mathematical Theory of Cortical Microcircuits // PLoS Computational Biology. — 2009. — Vol. 5, no. 10. — P. 1-26.

36. Болотова Ю. А., Спицын В. Г., Фомин А. Э. Применение иерархической временной памяти в распознавании изображений // Известия Томского политехнического университета, — 2011. — Т. 318, № 5. — С. 60-63.

37. Numcnta. Applications.— 2014.— URL: https://www.numenta.com/ (дата обращения: 15.09.2014).

38. Sergin А. V., Sergin V. Ya. Model of perception: The hierarchy of inclusive sensory characteristics and top-down cascade transfer of excitation // Neural Network World. — 2008. — Vol. 18, no. 3. — P. 227-244.

39. Сергин В. Я. Психофизиологические механизмы восприятия: концепция объемлющих сенсорных характеристик // Успехи физиологических наук. — 2009. - Т. 40, № 4. - С. 42-63.

40. Сергин В. Я. Сознание и мышление: нейробиологические механизмы // Психологический журнал Международного университета природы, общества и человека «Дубна». — 2011. — № 2. — С. 7-34.

41. Вартанов А. В. Механизмы семантики: человек — нейрон — модель // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. — 2011. — № 12.— С. 54-64.

42. Процесс мышления в контексте динамической теории информации. Часть II: понятие «образ» и «символ» как инструменты моделирования процесса мышления средствами нейрокомпьютинга / О. Д. Чернавская, Д. С. Чернавский, В. П. Карп и др. // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. — 2012. — № 2. — С. 46-65.

43. Baars В. J. A cognitive theory of consciousness.— New York : Cambridge University Press., 1988.

44. Franklin S., Graesser A. A software agent model of consciousness // Conscious Cognition. — 1999. — no. 8. — P. 285-301.

45. Chun M. M., Potter M. C. A two-stage model for multiple target detection in rapid serial visual presentation // Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. — 1995. — no. 21. — P. 109-127.

46. Lamme V. A., Roelfsema P. R. The distinct modes of vision offered by feedforward and recurrent processing // Trends Neuroscience. — 2000. — Vol. 11, no. 23.-P. 571-579.

47. Felleman D. J., van Essen D. C. Distributed hierarchical processing in the primate cerebral cortex // Cerebral Cortex. — 1991. — Vol. 1, no. 1. — P. 1-47.

48. The neuronal basis for consciousness / R. Llinas, U. Ribary, D. Contreras, C. Pedroarena // Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B. Biological sciences.— 1998. —no. 353. —P. 1841-1849.

49. Raymond J. E., Shapiro K. L. Temporary suppression of visual processing in an RSVP task: an attentional blink? // Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. — 1992. — no. 18. — P. 849-860.

50. George D., Hawkins J. A hierarchical Bayesian model of invariant pattern recognition in the visual cortex // Proceedings of the International Joint Conference on Neural Networks. — Vol. 3. — 2005. — P. 1812-1817.

51. Osipov G. S. Semiotic Modeling: An Overview // Proceedings of Workshop on Russian Situation Control and Cybernetic/Semiotic Modeling.— Columbus, USA : Battelle, 1995. — P. 51-72.

52. Поспелов Д. А. Прикладная семиотика и искусственный интеллект // Программные продукты и системы. — 1996. — № 3. — С. 10-13.

53. Эрлих А. И. Прикладная семиотика и управление сложными объектами // Программные продукты и системы. — 1997. — № 3.

54. Осипов Г. С., Поспелов Д. А. Прикладная семиотика // Новости искусственного интеллекта. — 1999. —№ 1.— С. 9-35.

55. Osipov G. S. Origines of Applied Semiotics // Proceedings of the Workshop "Applied Semiotics: Control Problems (ASC 2000)". 14th European Conference of Artificial Intelligence (ECAI2000). — Berlin : IOS Press, 2000. — P. 1-4.

56. Осипов Г. С. От ситуационного управления к прикладной семиотике // Новости искусственного интеллекта. — 2002. — № 6. — С. 3-7.

57. Поспелов Д. А., Осипов Г. С. Введение в прикладную семиотику. Глава 5. Операции в семиотических базах знаний // Новости искусственного интеллекта. — 2002. — № 6. — С. 28-35.

58. Поспелов Д. А. Семиотические модели: успехи и перспективы // Кибернетика. - 1976. - № 6. - С. 114-123.

59. Фреге Г. Логика и логическая семантика. — М. : Acneicr Пресс, 2000.

60. Пирс Ч. С. Начала прагматизма. Т. 2. Логические основания теории знаков. — СПб. : Алетейя, 2000.

61. Дулин С. К. Введение в теорию структурной согласованности.— М. : Вычислительный центр им. А.А. Дородницына РАН, 2005.— С. 136.

62. Чудова Н. В. Концептуальное описание картины мира для задачи моделирования поведения, основанного на сознании // Искусственный интеллект и принятие решений. — 2012. — № 2. — С. 51-62.

63. Чудова Н. В. Переработка опыта как функция образа мира // Искусственный интеллект и принятие решений. — 2014. — № 3. — С. 40-45.

64. Леонтьев А. Н. Избранные психологические произведения. Том IL— М. : Педагогика, 1983. — С. 251-261.

65. Фестинег Л. Теория когнитивного диссонанса. — СПб. : Ювента, 1999.

66. Осипов Г. С. Построение моделей предметных областей. Ч. I. Неоднородные семантические сети // Известия АН СССР. Техническая кибернетика.— 1990.-№ 5.-С. 32-45.

67. Осипов Г. С., Лебедева Т. Г. Архитектура и управляемость дискретных динамических систем, основанных на знаниях // Известия РАН. Теория и системы управления. — 2000. — № 5. — С. 703-709.

68. Kelly G. A. The psychology of personal constructs. V. I. A theory of personality. — London : Routledge, 1991.

69. Schank R. C. Conceptual dependency: A theory of natural language understanding // Cognitive Psychology. — 1972. — Vol. 3, no. 4.— P. 552-631.

70. Triesman A. M., Gelade G. A Feature Integration Theory of Attention // Cognitive Psyhology. — 1980.- Vol. 12. — P. 97-136.

71. Rensink R. The dynamic representation of scenes // Visual Cognition. — 2000.— no. 7.—P. 17-42.

72. Величковский Б. М. Когнитивная наука: основы психологии познания. Т. 1. — М. : Смысл, 2006.

73. Кудрявцев В. Б., Алешин С. В., Подколзин А. С. Введение в теорию автоматов. — М. : Наука, 1985.— С. 320.

74. Вапник В. Н., Червоненкис А. Я. Теория распознавания образов.— М. : Наука, 1974.

75. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем.— М. : Мир, 1971.

76. Журавлев Ю. И. Корректные алгебры над множеством некорректных (эвристических) алгоритмов. Часть I // Кибернектика. — 1977. — № 4. — С. 517.

77. Norris Eugene М. Maximal Rectangular Relations // Fundamentals of Computation Theory / Ed. by Marek Karpinski. — Berlin : Springer, 1977.— P. 476-481.

78. Koutnik J., Snorek M. Temporal Hebbian Self-Organizing Map for Sequences // Artificial Neural Networks - ICANN 2008. — Berlin : Springer, 2008. — P. 632641.

79. Осипов Г. С., Виноградов А. Н., Жилякова JI. Ю. Динамические интеллектуальные системы. Ч. I. Представление знаний и основные алгоритмы // Известия АН. Теория и системы управления. — 2002. — № 6. — С. 119-127.

80. Осипов Г. С., Виноградов А. Н., Жилякова Л. Ю. Динамические интеллектуальные системы. Ч. II. Моделирование целенаправленного поведения // Известия АН. Теория и системы управления. — 2003.— № 1.— С. 87-94.

Осипов Г. С. Динамические интеллектуальные системы // Искусственный интеллект и принятие решений. — 2008. — № 1. — С. 47-54.

Список иллюстративного

материала

1.1 Структура деятельности по Леонтьеву. ................................14

1.2 Круг ощущений по А. М. Иваницкому (источник [29])........20

1.3 Реализация теорий глобального рабочего пространства в работе Дехане ([33])...............................23

1.4 Порождающая модель ИВП. Приведена простая двухуровневая порождающая модель ИВП, состоящая из трёх узлов ([35]).....27

1.5 Структура узла ИВП, входные и выходные данные узла ( [35]). . . 29

1.6 Треугольник Фреге............................33

1.7 Квадрат Поспелова............................35

2.1 Знак и его структура...........................42

2.2 Процедуры связывания компонент знака и функция именования. . 47

2.3 Пример обобщения по признакам. В результате работы операции обобщения 0 пары знаков 51 и яг, принадлежащих отношению сходства Дз, формируется образ рз нового знака 53 так, что пары (Рз,Р1) и (рз,Р2) пополняют отношение включения Д2........51

2.4 Пример структуры значения т знака в, которое включает в себя два экземпляра /^(/^г'з) и //2 №,.72), где Д = {г15 г2, г'з} и /2 =

{31 >32,ЗЪ)За\ ~ наборы семантических валентностей.........54

2.5 Пример элементарного сценария х) = {/¿ь^г^з»^}» порождённого значениями знака 51. Так как в приведённом примере пары экземпляров значений (/11,^2) и принадлежат отношению Яв, а пара (/хх, //3) — отношению Д7, то по определению эти экземпляры принадлежат элементарному сценарию Мез((з 1).............................56

3.1 Знак и его компоненты..........................60

3.2 Пример иерархии распознающих автоматов. Так, узел Я3£ является родительским распознающим автоматом, а узел Я\1 — дочерним автоматом............................62

3.3 Вычислительные циклы распознающего автомата. В моменты времени 0, ... происходит определение нового начального состояния..................................63

3.4 Схема входных и выходных отображений распознающего автомата. 65

3.5 Статическая схема корректности для момента времени т3......69

3.6 Статическая схема корректности для момента времени т3 < t ^

т3 + 1г{...................................74

3.7 Динамическая схема корректности для одиночного распознающего автомата.........................77

3.8 Динамическая схема корректности для случая двухуровневой иерархии..................................81

3.9 Определение отношения поглощения на множестве признаков. ... 85